Vakuum-Isolations-Paneele Hochrechnungen zur Entwicklung der Wärmeleitfähigkeit in Abhängigkeit von klimatischen Randbedingungen

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Leopold Kajetan Dressler
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1 Vakuum-Isolations-Paneele Hochrechnungen zur Entwicklung der Wärmeleitfähigkeit in Abhängigkeit von klimatischen Randbedingungen Dr.-Ing. Sebastian Treml

Forschungsansatz (Prinzipskizzen) Typische

(hygrothermische Simulationen): H [%] T, φ

2 Forschungsansatz (Prinzipskizzen) Typische Anwendungen: Flachdach / Dachterrasse Steildach WDVS Innendämmung Hinterlüftete Fassaden Randbedingungen des Einsatz mittels WUFI (hygrothermische Simulationen): H [%] T, φ Laborversuche zu dp = f(t, φ) Hieraus: Hochrechnungen zu λ = f(t) λ(t) I III, IV V II λ a

3 Laboruntersuchungen Messung der Innendrücke (p ges ) bei 20 C und 40 C Berechnung der Partialdrücke trockener Luftgase (p dry ) und Wasserdampf (p H2O ) Messung der Wärmeleitfähigkeit (ZPV, λ 10 C ) T 11 % r. F. 50 % r. F. 96 % r. F. 23 C p i, λ = f(t, φ, t) p i, λ = f(t, φ, t) p i, λ = f(t, φ, t) 45 C p i, λ = f(t, φ, t) p i, λ = f(t, φ, t) p i, λ = f(t, φ, t) 70 C p i, λ = f(t, φ, t) p i, λ = f(t, φ, t) p i, λ = f(t, φ, t)

4 Laboruntersuchungen - Ergebnisse p ges [mbar] C / 11 % r. F. 42 C / 11 % r. F. 70 C / 11 % r. F. p ges (t) - "niedrige r. F." Zeit [d]

5 Laboruntersuchungen - Ergebnisse p ges [mbar] C / 57 % r. F. 45 C / 51 % r. F. 69 C / 45 % r. F. p ges (t) - "mittlere r. F." Zeit [d]

6 Laboruntersuchungen - Ergebnisse p ges [mbar] C / 97 % r. F. 46 C / 96 % r. F. 71 C / 95 % r. F. p ges (t) - "hohe r. F." Zeit [d]

7 Innendruckanstieg (aus Regression für t = 0 9 Monate) als Funktion der Temperatur p a,ges [mbar/a] r. F. ca. 11 % r. F. ca. 50 % r. F. ca. 96 % p a,ges (Θ) Θ [ C]

8 Arrheniusverhalten Linearisierung ln(p a,ges ) [mbar/a] 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 ln(p a,ges )/(1/T) über 0-9 Monate y = -4646,6x + 16,321 R² = 0,9981 y = -5461,1x + 19,38 R² = 0,999 y = -4187,4x + 14,496 R² = 0,9712 0,0028 0,0029 0,0030 0,0031 0,0032 0,0033 0,0034 0,0035 1/T [K -1 ] r. F. ca. 11 % r. F. ca. 50 % r. F. ca. 96 %

9 ln(p) = f(t,φ) Flächenapproximation zum Ansatz: z = a x + b y + c z = ln(p) [mbar] x = 1/T [1/K] y = φ [%] Ergebnis: p ges p dry p H2O a b c R

10 Ermittlung von p(t) Labordaten und WUFI Modell Innendruckanstieg Langzeitverhalten (Sättigungsfunktion) p a [mbar/a] p(t) P a [mbar/a] p spezifisch für eine modellierte Anwendung p 0 t

11 Innendruck über 50 Jahre

12 Berechnung des Anstiegs der Wärmeleitfähigkeit λ = λ G + λ F + λ S + λ K λ G = λ tr.luftgase + λ H2O λ GG = 1 + λ GG,ffffffff pp 1/2 pp GG,pppppppp λ F : aus Feuchteaufnahme im Kernmaterial λ FF = λ u u (Parameter literaturgestützt ermittelt)

13 λ(t)

14 λ(t) - exemplarisch: Steildach 0,010 0,009 λ [W/(m K)] 0,008 0,007 0,006 0,005 0, t [a]

15 λ(t) - exemplarisch: WDVS 0,010 0,009 λ [W/(m K)] 0,008 0,007 0,006 0,005 0, t [a]

16 λ(t) - exemplarisch: Innendämmung 0,010 0,009 0,008 λ [W/(m K)] 0,007 0,006 0,005 0, t [a]

17 λ(25 Jahre) Steildach 0,0080 0,0075 λ [W/(m K)] 0,0070 0,0065 0,0060 Ohne XPS GFK Ohne XPS GFK Ohne XPS GFK Ohne XPS GFK Standort: Freiburg Innenklima: Normal Orientierung: Süd Standort: Holzkirchen Innenklima: Normal Orientierung: Süd Standort: Holzkirchen Innenklima: Feucht Orientierung: Süd Standort: Holzkirchen Innenklima: Feucht Orientierung: Nord

18 λ(25 Jahre) WDVS 0,0080 0,0075 λ [W/(m K)] 0,0070 0,0065 0,0060 Ohne XPS GFK Ohne XPS GFK Ohne XPS GFK Ohne XPS GFK Standort: Freiburg Innenklima: Normal Orientierung: Süd Standort: Holzkirchen Innenklima: Normal Orientierung: Süd Standort: Holzkirchen Innenklima: Feucht Orientierung: Süd Standort: Holzkirchen Innenklima: Feucht Orientierung: Nord

19 λ(25 Jahre) Innendämmung 0,0080 0,0075 λ [W/(m K)] 0,0070 0,0065 0,0060 Ohne XPS GFK Ohne XPS GFK Ohne XPS GFK Ohne XPS GFK Standort: Freiburg Innenklima: Normal Orientierung: Süd Standort: Holzkirchen Innenklima: Normal Orientierung: Süd Standort: Holzkirchen Innenklima: Feucht Orientierung: Süd Standort: Holzkirchen Innenklima: Feucht Orientierung: Nord

20 Fazit Konstruktion, Standort, Orientierung und Innenraumklima haben Einfluss auf das spezifische Alterungsverhalten von VIP Der gewählte Ansatz zur Abschätzung des Anstiegs der Wärmeleitfähigkeit von VIP in Abhängigkeit von klimatischen Randbedingungen liefert plausible Ergebnisse Modellierte Wärmeleitfähigkeit nach 25 Jahren Nutzungsdauer liegt im Bereich der aktuellen Bemessungswerte Die Praxisbedeutung der aktuell angewendeten Verfahren zur künstlichen Alterung von VIP wird dadurch bestätigt Bei längerer Nutzung (> 25 Jahre) werden die jährlichen Anstiegsraten der Wärmeleitfähigkeit durch den degressiven Funktionsverlauf kontinuierlich geringer Für dickere Paneele sind ebenfalls geringere Anstiegsraten zu erwarten

21 Die Untersuchung wurde mit Mitteln der Forschungsinitiative Zukunft Bau des Bundesinstitutes für Bau-, Stadt- und Raumforschung gefördert. (Aktenzeichen: II 3-F / SWD )

22 Kontakt Dr.-Ing. Sebastian Treml Forschungsinstitut für Wärmeschutz e. V. München Forschung und Entwicklung im Wärmeschutz Lochhamer Schlag 4, DE Gräfelfing Telefon Telefax Kurzvita: Nach dem Abschluss einer Schreinerlehre nahm er das Studium der Holztechnik an der FH Rosenheim auf. Von 2007 bis 2010 arbeitete er zunächst als Wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Holzforschung München der TU München in der Arbeitsgruppe Werkstoffe, deren Leitung er ab 2010 übernahm promovierte er im Rahmen von Projekttätigkeiten im Bereich von Dämmstoffen auf Basis nachwachsender Rohstoffe an der TU München. Seit 2013 ist er Mitarbeiter am FIW München, Abteilung Forschung und Entwicklung. Schwerpunkte seiner Tätigkeit im FIW München sind die Prüfungen von Abdichtungsbahnen, die Normungsarbeit (national und international) sowie die Beantragung und Entwicklung von diversen Forschungsprojekten. Er ist Autor und Mitautor zahlreicher Fachveröffentlichungen, unter anderem der Metastudie Wärmedämmstoffe.

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